旁靠浮式结构与系泊系统在波浪中的耦合作用分析
发布时间：2021-08-02 02:41
随着海洋资源开发向深海方向发展,各类新型浮式生产系统相继得到开发和应用,海洋工程将面临更多有关多浮体旁靠结构物间协同作业的问题。在某些海况下,多浮体浮式结构物之间的互相作用将会严重影响海上作业的安全性和稳定性。本文应用粘流理论以及计算流体力学CFD（Computational Fluid Dynamics）技术、自由液面捕捉技术VOF（Volume of Fluid）法,借助CFD软件STAR-CCM+对两旁靠浮式结构物与系泊系统之间的耦合作用开展了研究。论文的主要工作和成果如下:（1）针对选题背景,分析了多浮体旁靠结构在作业时所涉及的相关问题。对国内外关于多浮体的水动力干扰问题的研究现状、研究方法和发展趋势进行了较为全面的综述分析,确定了本课题的研究方法。（2）建立了三维旁靠浮式结构与系泊系统间耦合作用的分析模型,在验证造波可行的情况下,对窄缝间设置的波浪监测点的波高进行数值计算,并将得出的结果与现有的文献进行比较,验证了模拟方法的可行性与有效性。（3）分别研究了波长和浪向对两旁靠浮式结构与系泊系统之间的耦合作用的影响,计算了旁靠浮式结构窄缝间波面升高以及系泊受力等问题,对比分析了不...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 单浮式结构与系泊系统的耦合作用研究
1.2.2 多浮体系统的水动力特性分析
1.2.3 浮式结构间的多重耦合作用
1.2.4 水池模型试验
1.3 本文研究内容及研究方法
1.4 本文创新点
第2章 数值模拟基本理论和方法
2.1 计算流体动力学原理
2.2 流体的基本控制方程
2.3 湍流模型
2.4 数值方法
2.4.1 离散方法
2.4.2 自由液面的重构
2.5 自由液面运动处理
2.5.1 自由液面条件
2.5.2 初始条件
2.6 求解域边界条件设置
2.7 浮式结构运动方程
2.8 锚链的悬链线理论
2.9 本章小结
第3章 系泊状态下旁靠浮式结构间窄缝流场特性分析
3.1 软件简介
3.2 粘性数值波浪水池
3.2.1 规则波理论
3.2.2 速度入口输入式造波
3.2.3 阻尼消波法
3.2.4 数值水池基本参数及数值建模
3.2.5 数值模拟结果与分析
3.3 波浪作用下旁靠浮式结构间窄缝流场计算
3.3.1 计算模型的主要参数
3.3.2 几何模型的建立
3.3.3 模型网格划分
3.3.4 系泊系统的设置
3.3.5 波浪监测点的设定
3.4 数值模拟数据对比及验证
3.5 本章小结
第4章 不同波浪参数对旁靠浮式系统的影响
4.1 不同波长对旁靠浮式结构与系泊系统的水动力性能的影响
4.1.1 计算模型
4.1.2 不同波长对旁靠浮式结构运动的影响
4.1.3 不同波长对旁靠浮式结构缆绳受力的影响
4.1.4 不同波长对旁靠浮式结构波面升高的影响
4.2 不同浪向对旁靠浮式系统的影响
4.2.1 不同浪向计算模型的说明
4.2.2 不同浪向下浮体运动的对比
4.2.3 不同浪向下缆绳受力的对比
4.2.4 不同浪向下波面升高的对比
4.3 本章小结
第5章 不同间距和系泊方式对旁靠浮式系统水动力特性的影响
5.1 不同间距对旁靠浮式系统的水动力性能的影响
5.1.1 计算工况
5.1.2 不同间距对旁靠浮式结构运动的影响
5.1.3 不同间距对旁靠浮式结构缆绳受力的影响
5.1.4 不同间距对于旁靠浮式结构波面升高的影响
5.2 不同系泊方式对旁靠浮式结构物间的影响
5.2.1 不同系泊方式对系泊浮式结构运动的影响
5.2.2 不同系泊方式对缆绳受力的影响
5.2.3 不同系泊方式对系泊浮式结构波面升高的影响
5.3 本章小结
总结与展望
本文总结
研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]LNG系统旁靠外输作业时的水动力性能数值研究[J]. 杨江辉,袁远,黄锡玲,何登滨. 船舶工程. 2016(09)
[2]LNG运输船旁靠FLNG卸载作业时的水动力性能试验[J]. 徐乔威,胡志强,谢彬,赵晶瑞. 中国海上油气. 2015(02)
[3]LNG并靠外输作业时水动力性能数值研究[J]. 张甫杰,董国祥,高家镛. 上海船舶运输科学研究所学报. 2015(01)
[4]浮体与系泊系统的耦合动力分析[J]. 刘文玺,周其斗,张纬康,纪刚. 船舶力学. 2014(08)
[5]连接缆形式对旁靠外输安全的影响分析[J]. 刘胜楠,孙丽萍,艾尚茂,武春霖. 船海工程. 2014(03)
[6]方箱与直墙间窄缝内流体共振的试验研究[J]. 谭雷,吕林,刘名名,滕斌. 中国水运(下半月). 2014(04)
[7]时域分析波浪中浮体运动的时延函数计算[J]. 唐恺,朱仁传,缪国平,范菊. 上海交通大学学报. 2013(02)
[8]FLNG系统进行旁靠卸载作业时的水动力性能研究[J]. 赵文华,杨建民,胡志强,李欣. 船舶力学. 2012(11)
[9]两船波浪中并靠补给相对运动模型试验研究[J]. 施平安,何立居,叶家玮. 船海工程. 2012(05)
[10]旁靠系泊油船水动力相互作用分析[J]. 付强,王宏伟,解德. 船海工程. 2012(04)
博士论文
[1]海洋工程粘性数值波浪水池开发及应用[D]. 曹洪建.上海交通大学 2014
[2]浮式液化天然气装备（FLNG）水动力性能的数值分析及实验研究[D]. 赵文华.上海交通大学 2014
[3]深水浮式结构与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析[D]. 杨敏冬.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]旁靠浮式结构间窄缝水动力振荡研究[D]. 纪仁玮.江苏科技大学 2017
[2]波浪与系泊多浮体系统耦合作用的时域数值研究[D]. 曹光磊.大连理工大学 2016
[3]FLNG-LNGC旁靠外输过程的水动力特性分析[D]. 齐月才.大连理工大学 2016
[4]波浪作用下多浮体系统的动力响应特性研究[D]. 郭飞.上海交通大学 2014
[5]多浮体水动力干扰研究[D]. 徐亮瑜.上海交通大学 2014
[6]FPSO-LNG多体系统水动力数值计算及分析[D]. 祁祺.华中科技大学 2011
本文编号：3316726
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 单浮式结构与系泊系统的耦合作用研究
1.2.2 多浮体系统的水动力特性分析
1.2.3 浮式结构间的多重耦合作用
1.2.4 水池模型试验
1.3 本文研究内容及研究方法
1.4 本文创新点
第2章 数值模拟基本理论和方法
2.1 计算流体动力学原理
2.2 流体的基本控制方程
2.3 湍流模型
2.4 数值方法
2.4.1 离散方法
2.4.2 自由液面的重构
2.5 自由液面运动处理
2.5.1 自由液面条件
2.5.2 初始条件
2.6 求解域边界条件设置
2.7 浮式结构运动方程
2.8 锚链的悬链线理论
2.9 本章小结
第3章 系泊状态下旁靠浮式结构间窄缝流场特性分析
3.1 软件简介
3.2 粘性数值波浪水池
3.2.1 规则波理论
3.2.2 速度入口输入式造波
3.2.3 阻尼消波法
3.2.4 数值水池基本参数及数值建模
3.2.5 数值模拟结果与分析
3.3 波浪作用下旁靠浮式结构间窄缝流场计算
3.3.1 计算模型的主要参数
3.3.2 几何模型的建立
3.3.3 模型网格划分
3.3.4 系泊系统的设置
3.3.5 波浪监测点的设定
3.4 数值模拟数据对比及验证
3.5 本章小结
第4章 不同波浪参数对旁靠浮式系统的影响
4.1 不同波长对旁靠浮式结构与系泊系统的水动力性能的影响
4.1.1 计算模型
4.1.2 不同波长对旁靠浮式结构运动的影响
4.1.3 不同波长对旁靠浮式结构缆绳受力的影响
4.1.4 不同波长对旁靠浮式结构波面升高的影响
4.2 不同浪向对旁靠浮式系统的影响
4.2.1 不同浪向计算模型的说明
4.2.2 不同浪向下浮体运动的对比
4.2.3 不同浪向下缆绳受力的对比
4.2.4 不同浪向下波面升高的对比
4.3 本章小结
第5章 不同间距和系泊方式对旁靠浮式系统水动力特性的影响
5.1 不同间距对旁靠浮式系统的水动力性能的影响
5.1.1 计算工况
5.1.2 不同间距对旁靠浮式结构运动的影响
5.1.3 不同间距对旁靠浮式结构缆绳受力的影响
5.1.4 不同间距对于旁靠浮式结构波面升高的影响
5.2 不同系泊方式对旁靠浮式结构物间的影响
5.2.1 不同系泊方式对系泊浮式结构运动的影响
5.2.2 不同系泊方式对缆绳受力的影响
5.2.3 不同系泊方式对系泊浮式结构波面升高的影响
5.3 本章小结
总结与展望
本文总结
研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]LNG系统旁靠外输作业时的水动力性能数值研究[J]. 杨江辉,袁远,黄锡玲,何登滨. 船舶工程. 2016(09)
[2]LNG运输船旁靠FLNG卸载作业时的水动力性能试验[J]. 徐乔威,胡志强,谢彬,赵晶瑞. 中国海上油气. 2015(02)
[3]LNG并靠外输作业时水动力性能数值研究[J]. 张甫杰,董国祥,高家镛. 上海船舶运输科学研究所学报. 2015(01)
[4]浮体与系泊系统的耦合动力分析[J]. 刘文玺,周其斗,张纬康,纪刚. 船舶力学. 2014(08)
[5]连接缆形式对旁靠外输安全的影响分析[J]. 刘胜楠,孙丽萍,艾尚茂,武春霖. 船海工程. 2014(03)
[6]方箱与直墙间窄缝内流体共振的试验研究[J]. 谭雷,吕林,刘名名,滕斌. 中国水运(下半月). 2014(04)
[7]时域分析波浪中浮体运动的时延函数计算[J]. 唐恺,朱仁传,缪国平,范菊. 上海交通大学学报. 2013(02)
[8]FLNG系统进行旁靠卸载作业时的水动力性能研究[J]. 赵文华,杨建民,胡志强,李欣. 船舶力学. 2012(11)
[9]两船波浪中并靠补给相对运动模型试验研究[J]. 施平安,何立居,叶家玮. 船海工程. 2012(05)
[10]旁靠系泊油船水动力相互作用分析[J]. 付强,王宏伟,解德. 船海工程. 2012(04)
博士论文
[1]海洋工程粘性数值波浪水池开发及应用[D]. 曹洪建.上海交通大学 2014
[2]浮式液化天然气装备（FLNG）水动力性能的数值分析及实验研究[D]. 赵文华.上海交通大学 2014
[3]深水浮式结构与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析[D]. 杨敏冬.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]旁靠浮式结构间窄缝水动力振荡研究[D]. 纪仁玮.江苏科技大学 2017
[2]波浪与系泊多浮体系统耦合作用的时域数值研究[D]. 曹光磊.大连理工大学 2016
[3]FLNG-LNGC旁靠外输过程的水动力特性分析[D]. 齐月才.大连理工大学 2016
[4]波浪作用下多浮体系统的动力响应特性研究[D]. 郭飞.上海交通大学 2014
[5]多浮体水动力干扰研究[D]. 徐亮瑜.上海交通大学 2014
[6]FPSO-LNG多体系统水动力数值计算及分析[D]. 祁祺.华中科技大学 2011
本文编号：3316726
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